姜鵬飛，陳 瑤，金文剛，張玉瑩，黃一珍，朱凱悅，董秀萍*

（1 國家海洋食品工程技術(shù)研究中心 大連工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院 遼寧大連 116034 2 陜西理工大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院 陜西省資源生物重點實驗室 陜西漢中 723001）

羅非魚（Oreochromis mossambicus）俗稱非洲鯽魚，屬鱸形目麗鯛科羅非魚屬，是我國主要養(yǎng)殖的水產(chǎn)品，養(yǎng)殖地區(qū)主要集中在南方溫度較高的地區(qū)，如：廣西、廣東、海南等[1]。受養(yǎng)殖條件和水質(zhì)的影響，羅非魚、草魚、鰱魚等淡水魚類具有土腥味、泥土味等[2]，這些腥味是制約消費者接受程度的關(guān)鍵因素[3]。目前，脫腥方法主要有3 大類，其中化學(xué)脫腥法主要包括溶劑萃取、酸堿處理和美拉德反應(yīng)，通過改變蛋白質(zhì)的溶解特性將腥味物質(zhì)去除，常用的脫腥劑有乙醚和乙醇、醋和檸檬酸等[4-5]；物理脫腥法主要通過掩蔽、吸附和包埋等與腥味物質(zhì)進(jìn)行物理結(jié)合，常用的脫腥劑有具有特殊風(fēng)味的香辛料、籠型結(jié)構(gòu)的β-環(huán)狀糊精、活性炭和大孔樹脂等[6-8]；微生物脫腥法是利用微生物發(fā)酵技術(shù)除去腥味成分和異味，研究較多的菌種為酵母和乳酸菌，這是一種綠色、具有發(fā)展前景的脫腥方法[9-12]。

本研究采用β-環(huán)狀糊精包埋法、蔥姜蒜料酒掩蔽法、酵母發(fā)酵法、料酒白醋姜汁復(fù)合法和番茄濃縮汁復(fù)合法對羅非魚肉進(jìn)行脫腥處理，采用排序的感官評價方式，結(jié)合電子鼻和氣相色譜離子遷移譜（Gas chromatography imperative spectroscopy，GC-IMS）數(shù)據(jù)以減少主觀誤差，確定最佳的脫腥工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

羅非魚購自翔泰漁業(yè)股份有限公司。料酒（海天古味料酒）、白醋（海天米醋）、蔥、姜、蒜、安琪高活性干酵母購于大連市甘井子區(qū)仟和市場。番茄濃縮汁購自新疆和碩縣國忠食品開發(fā)有限責(zé)任公司。β-環(huán)狀糊精（食品級）購自河南萬邦實業(yè)有限公司。

超聲波清洗儀，寧波新芝生物股份有限公司；SCC-WE101 型萬能蒸烤箱，德國Rational 公司；PEN3 便攜式電子鼻，德國AIRSENSE 公司；FlavourSpecR風(fēng)味分析儀，德國G.A.S 公司；AB204-N 電子分析天平，常熟市雙杰測試儀器廠。

1.2 羅非魚脫腥樣品的制備

冷凍羅非魚肉于4 ℃緩化12 h，切成1 cm×1 cm 小塊，經(jīng)過不同條件脫腥處理后，熟制（溫度90℃、25 min、濕度100%）。

β-環(huán)狀糊精包埋法（簡稱包埋法）：稱取100 g 魚肉加入5 g β-環(huán)狀糊精和270 g 水于室溫下浸漬1.5 h[10]。

蔥姜蒜料酒掩蔽法（簡稱掩蔽法）：生姜、白皮洋蔥、大蒜各50 g，混合磨碎勻漿，加500 mL 料酒，40 ℃以下、200 W、40 Hz 超聲提取30 min，4℃過濾保存[11]；取魚肉100 g，按照m魚肉∶V脫腥液=1∶3，室溫下浸泡30 min。

酵母發(fā)酵法（簡稱發(fā)酵法）：取100 g 魚肉，按照m魚肉∶V2%活性干酵母溶液=1∶2 于35 ℃水浴1.5 h[12]。

料酒白醋姜汁復(fù)合法（簡稱料酒復(fù)合法）：取100 g 魚肉，加入6 g 料酒、3 g 白醋、4 g 姜汁（鮮姜和水按料液比1∶1 配置）于室溫下腌制1 h[5]。

番茄濃縮汁復(fù)合法（簡稱番茄復(fù)合法）：魚肉100 g、番茄濃縮汁14 g、43 g 水[8]，于室溫下腌制1.5 h。

空白法：未處理魚肉100 g 于室溫放置1.5 h。

1.3 羅非魚脫腥感官方案

1.3.1 感官評價人員篩選 參考GB/T 16291.1-2012《感官分析選拔、培訓(xùn)、管理評價員一般導(dǎo)則》[13]、史波林等[14]的感官評價方法為相關(guān)研究提供參考，確定感官評價員12 人，對不同脫腥方法處理后羅非魚肉的腥味程度進(jìn)行排序。

1.3.2 感官品評方法 參考《感官分析 方法學(xué)排序法》[15]，對脫腥后的羅非魚肉進(jìn)行隨機(jī)排序，每份樣品10 g，感官評價員根據(jù)樣品編號順序觀察、聞、品嘗樣品，按脫腥效果從強(qiáng)到弱進(jìn)行排序。重復(fù)試驗2 次。

1.3.3 秩和檢驗法 參考吳吉玲等[3]的方法，對評價員排序后的樣品進(jìn)行編秩以得到每個樣品的秩和；利用Friedman 檢驗法對排序結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析，用最小顯著性差異值（Least significant difference，LSD）進(jìn)行多重比較。

1.3.4 R-index 法 參考黃一珍等[16]的方法，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

1.4 電子鼻評價方案

參考Sun 等[17]的方法，準(zhǔn)確稱取5 g 樣品于20 mL 頂空采樣瓶中，于25 ℃條件下水浴30 min后進(jìn)行測定。數(shù)據(jù)采集時間100 s，清洗時間60 s，每個樣品平行測定3 次。電子鼻傳感器性能如表1所示。

表1 PEN3 電子鼻傳感器陣列性能描述Table 1 Performance description of PEN3 electronic nose sensor array

1.5 GC-IMS 測試方法

準(zhǔn)確稱取樣品3 g，參考金文剛等[18]的方法。

1.6 數(shù)據(jù)收集與分析

參考吳吉玲等[3]和金文剛等[18]的分析方法，采用在線感官系統(tǒng)Sensewhisper 進(jìn)行感官數(shù)據(jù)收集和計算；采用Winmuster 和Origin2019 對電子鼻數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和處理；在FlavourSpec 用LAV（Laboratory Analytical Viewer）和Reporter、Gallery Plot、Dynamic PCA 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，通過Library Search NIST 數(shù)據(jù)庫和IMS 數(shù)據(jù)庫進(jìn)行定性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 感官評價分析

2.1.1 秩和檢驗法結(jié)果分析 由表2 和表3 可知，不同處理條件下的樣品脫腥效果評分具有顯著性差異。料酒復(fù)合的脫腥后感官效果最佳，料酒復(fù)合后的活性物質(zhì)、香辛料和姜汁中的成分產(chǎn)生了特殊的風(fēng)味，掩蓋了魚腥味，同時白醋中的酸性物質(zhì)與堿性胺化物結(jié)合生成中性鹽達(dá)到去腥目的[19]，最終使樣品的腥味減弱，得到較高的評價得分。其次，為掩蔽法，主要是蔥姜蒜的芳香結(jié)合料酒的芳香通過感官掩蔽的方式降低了羅非魚的腥味[9]，然而大蒜和洋蔥中的硫化物生姜中的萜烯類對感官產(chǎn)生刺激，影響得分。發(fā)酵法的脫腥效果較好，主要是由于酵母中含有多種酶，將異味物質(zhì)分解，異味脫去的同時產(chǎn)生了如甜香的特殊風(fēng)味[20]。番茄復(fù)合法脫腥的感官效果較差。番茄濃縮汁脫腥是依靠番茄具有的順-3-己烯醛[21]等風(fēng)味物質(zhì)的掩蓋以及含有的檸檬酸等[22]有機(jī)酸類對堿性腥味物質(zhì)的中和來實現(xiàn)的。包埋法脫腥效果最差，主要是由于呈腥蛋白分子較大β-環(huán)狀糊精脫腥效果受到限制[23]。

表2 羅非魚脫腥效果LSD 分析結(jié)果Table 2 Tilapia deodorant effect LSD analysis results

表3 羅非魚脫腥效果篩選排序結(jié)果Table 3 Tilapia deodorizing effect filtering and sorting results

2.1.2 R-index 結(jié)果分析 R-index 是信號理論中用于計算受試者感受曲線面積的方法，利用配對樣品間鑒別概率來定義之間的差異程度[24]。由表4 可知，通過R-index 法計算發(fā)現(xiàn)脫腥效果最好的是料酒復(fù)合組。通過比較R-index 法所獲得的R-value 可知，β-環(huán)狀糊精組和番茄組間差異不顯著，發(fā)酵組與番茄組間差異不顯著，其余樣品間均存在顯著性差異。該方法與秩和檢驗法得到的結(jié)果一致，說明料酒復(fù)合法處理的樣品脫腥效果與其它方法具有顯著差異。

表4 羅非魚脫腥效果R-index 結(jié)果Table 4 R-index results of tilapia deodorization effect

2.2 電子鼻檢測結(jié)果分析

電子鼻是利用氣體傳感器陣列的響應(yīng)圖譜識別氣味的電子系統(tǒng)，利用化學(xué)計量系統(tǒng)對樣品的整體特征信號進(jìn)行識別和定量定性分析的一種檢測技術(shù)[15，25]。掩蔽法、料酒復(fù)合法、包埋法雷達(dá)圖的響應(yīng)值和其它3 組差異較大，說明掩蔽法、料酒復(fù)合法、包埋法脫腥效果更明顯，而變化較明顯的是W1W 和W1S，這說明經(jīng)過這3 種脫腥方法處理后魚肉中無機(jī)硫化物和甲基類化合物差異顯著。有研究指出硫化物主要來源蔥屬植物和肉類加工過程中的美拉德反應(yīng)[26]。電子鼻結(jié)果可以初步確定相比發(fā)酵法和番茄復(fù)合法而言，掩蔽法、料酒復(fù)合法、包埋法脫腥處理后揮發(fā)性成分差異顯著。

主成分分析方法（PCA 方法）是對簡化后的初始數(shù)據(jù)通過線性組合突出元素之間的關(guān)系[27]，通過對PEN3 電子鼻10 個傳感器的響應(yīng)值數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。不同脫腥條件下樣品PCA 分析如圖所示，第1 主成分和第2 主成分的累積貢獻(xiàn)率之和為99.69%，能較好地反映樣品整體的風(fēng)味。掩蔽法、料酒復(fù)合法、包埋法處理的魚肉與未處理魚肉所處區(qū)域差異明顯，而發(fā)酵法、番茄濃縮汁復(fù)合處理的魚肉與未處理的魚肉有相交部分，區(qū)分度不好，說明掩蔽、料酒復(fù)合、包埋脫腥效果優(yōu)于其它兩種方法。

2.3 GC-IMS 檢測結(jié)果分析

圖1 電子鼻傳感器對6 種脫腥處理后羅非魚樣品響應(yīng)值的雷達(dá)圖Fig.1 The radar chart of the response value of the electronic nose sensor to 6 kinds of tilapia samples after deodorization

圖2 6 種脫腥處理后羅非魚樣品電子鼻響應(yīng)值的PCA 分析Fig.2 PCA analysis of electronic nose response values of 6 kinks of tilapia samples after deodorization

2.3.1 不同脫腥處理后魚肉中揮發(fā)性成分指紋圖譜分析 利用GC-IMS 分析不同脫腥方法處理的羅非魚肉中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的變化，得到的風(fēng)味指紋圖譜如圖3所示，通過顏色深、淺判斷各種氣味物質(zhì)的含量差異，紅色越深，表示相對濃度越高。由圖可見，指紋圖譜中代表揮發(fā)性物質(zhì)的點亮度發(fā)生明顯變化，說明不同脫腥處理條件下羅非魚肉中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的含量及組成存在明顯的差異。掩蔽法處理的羅非魚樣品中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的含量顯著高于空白組，主要包括醇類、酮類、烯烴類、醚類以及硫化物等揮發(fā)性成分，導(dǎo)致其醛類化合物的含量顯著降低，主要是由于其中的活性物質(zhì)如黃酮類及萜烯類化合物及硫化物等化合物含量增加而起到異味掩蔽作用[28-29]；料酒復(fù)合法處理的樣品與掩蔽法處理的樣品有相似的指紋圖譜，主要是由2 種方法中使用的料酒和姜汁中含有的萜烯類、姜辣素等風(fēng)味物質(zhì)對羅非魚肉共同作用的結(jié)果，然而其含硫化合物等的含量顯著低于掩蔽組，其醛類化合物含量明顯低于空白組且與掩蔽組相似，主要源于白醋作為一種有機(jī)酸，對腥味物質(zhì)有溶解與萃取作用。有報道證明在酸性條件下，白鰱魚肌肉蛋白降低對己醛（Hexanal）、2，4-庚二烯醛等呈腥味的醛類物質(zhì)的吸附率，將腥味物質(zhì)從白鰱魚肌肉蛋白上解析，以達(dá)到脫腥目的[30]；發(fā)酵法處理的樣品中醇類物質(zhì)含量較空白組變化顯著，這與楊超等[31]的研究結(jié)果相似，主要為3-甲基丁醇（單體、二聚體、多聚體）、2-甲基丙醇（單體、二聚體）和二甲基二硫醚，可作為酵母發(fā)酵脫腥處理后羅非魚肉的特征風(fēng)味物質(zhì)區(qū)域；番茄復(fù)合法處理的魚肉中2-丁酮、3-甲基丁醛和丙酮等含量遠(yuǎn)大于空白組樣品中的，主要是為番茄濃縮汁的風(fēng)味物質(zhì)[32]；而包埋法處理的魚肉樣品中風(fēng)味物質(zhì)的含量與空白組相比最為相似。

圖3 6 種脫腥處理羅非魚樣品揮發(fā)性成分指紋圖譜Fig.3 Gallery plot of volatile components in tilapia samples with 6 kinds of deodorization treatments

2.3.2 不同脫腥處理后魚肉中揮發(fā)性成分分析為了進(jìn)一步分析不同脫腥處理后魚肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的變化，以外標(biāo)C4～C9 的正酮類為參考計算每種揮發(fā)性物質(zhì)的保留指數(shù)，通過與GC-IMS 數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配，完成對不同處理后魚肉中揮發(fā)性物質(zhì)的定性分析[33]，結(jié)果如表5所示。

未處理的羅非魚肉中醇類物質(zhì)的相對含量為12.36%，包埋法、掩蔽法、發(fā)酵法、料酒復(fù)合法和番茄復(fù)合法魚肉樣品中醇類物質(zhì)的相對含量均有增加，分別為18.17%，25.25%，41.33%，33.96%，15.66%。醇類物質(zhì)可由脂氧合酶途徑產(chǎn)生，還可來源于糖代謝和氨基酸Ehrlich 機(jī)制的代謝[34]，C1～C11 范圍的醇類物質(zhì)香氣閾值較低，會有類似輕快香氣、麻醉性的氣味、芳香氣味、金屬和泥土的氣味，對魚肉風(fēng)味貢獻(xiàn)度較大。經(jīng)β-環(huán)狀糊精處理后乙醇（單體）相對含量增加較大，掩蔽處理后乙醇（二聚體）、1，8-桉葉素（單體和二聚體）相對含量增加明顯，發(fā)酵處理后2-甲基丙醇（單體和二聚體）、甲基丁醇（單體和二聚體）、乙醇（單體和二聚體）相對含量增加明顯，料酒復(fù)合處理后乙醇（二聚體）、1，8-桉葉素（單體和二聚體）相對含量增加明顯，番茄復(fù)合處理后2-甲基丙醇（單體和二聚體）的相對含量明顯增加。有報道指出，乙醇呈現(xiàn)酒香味，芳樟醇呈現(xiàn)百合花香味，1，8-桉葉素呈現(xiàn)樟腦氣息和清涼的草藥味道。

羰基化和物包括醛類和酮類，在水產(chǎn)品氣味特征中起重要作用，馮倩倩[35]研究發(fā)現(xiàn)低分子碳鏈的醛類具有較低的嗅覺閾值在，在較低濃度下就會被人感知，對羅非魚肉腥味有較大貢獻(xiàn)，其可能來源于不飽和脂肪酸氧化后形成的過氧化物的裂解。由表5 可知，經(jīng)不同脫腥處理后羅非魚肉中己醛（單體和二聚體）、戊醛（單體和二聚體）、6-甲基-5-庚-2-酮和丙酮的相對含量變化顯著。己醛是導(dǎo)致魚體產(chǎn)生腥味的主要物質(zhì)之一，與其它揮發(fā)性化合物對魚肉香味起協(xié)同作用，呈現(xiàn)出魚腥味和青草味；戊醛呈現(xiàn)刺激性惡臭味。酮類物質(zhì)閾值較高具有特殊的香氣，對魚肉氣味的貢獻(xiàn)相對較小[36]，然而酮類對腥味具有增強(qiáng)作用。6-甲基-5-庚-2-酮呈現(xiàn)水果香氣和新鮮清香香氣，丙酮呈現(xiàn)出辛辣甜味。掩蔽法和料酒復(fù)合法脫腥效果最好，羰基類物質(zhì)的相對含量顯著降低，分別為17.28%和22.35%。

表5 不同脫腥處理羅非魚樣品揮發(fā)性成分匯總分析Table 5 Summary analysis of volatile components in tilapia samples under different defishiness treatments

（續(xù)表5）

酯類在掩蔽法、酵母發(fā)酵和料酒姜汁白醋復(fù)合脫腥后相對含量明顯增加，通常酯類化合物能夠賦予食品特殊的果味和甜味（如乙酸乙酯具有好聞的芳香味），脫腥后由0.71%增加為12.46%，6.14%，15.27%，對羅非魚腥味的改善可能有重要的貢獻(xiàn)。

二烯丙基二硫（單體、二聚體）是一種含硫有機(jī)物，儀淑敏等[37]曾在洋蔥、大蒜中檢測到較高含量，該物質(zhì)具有強(qiáng)烈的蒜臭味，稀釋時有青草香韻。2-乙基呋喃屬環(huán)氧雜環(huán)類化合物，海帶的氣味活性物質(zhì)之一，呈辛辣的橡膠味[38]。丁子香酚呈現(xiàn)濃郁的石竹麝香氣味。烯烴類和酸類類化合物一定條件下可形成醛和酮，其氣味閾值低，具有青草香、花香，由于其相對含量較低，對魚肉風(fēng)味貢獻(xiàn)度較小。

綜上所述，掩蔽法處理的樣品由于其醇類及含硫化合物的相對含量較多風(fēng)味貢獻(xiàn)度最大，處理后的魚肉主要呈現(xiàn)出酒香味、樟腦氣息和清涼的草藥味道及刺激性蒜臭味；料酒復(fù)合處理的樣品其醇類、酮類、醚類和酯類相對含量較大，使魚肉整體呈現(xiàn)酒香味、果味、甜味、芳香味；發(fā)酵法處理的樣品其醇類和醛類相對含量較多，樣品主要呈現(xiàn)酒香味、樟腦味和草藥味道、魚腥味、辛辣甜味及新鮮清香香氣；包埋法處理的樣品醛類和醚類含量較多，呈現(xiàn)魚腥味、刺激性惡臭味，與空白組樣品風(fēng)味相似；番茄復(fù)合處理樣品中醛類和酮類揮發(fā)性物質(zhì)相對含量較高，主要呈現(xiàn)魚腥味、刺激性惡臭味及清新果香味及辛辣味。

本研究通過GC-IMS 只分析鑒定出42 種揮發(fā)性化合物，還有24 種揮發(fā)性化合物由于風(fēng)味成分信息庫信息不完善，今后仍需其它文獻(xiàn)報導(dǎo)及GC-IMS 技術(shù)定性，這也是其在食品揮發(fā)性成分分析領(lǐng)域中存在的局限性[39]。

3 結(jié)論

1）感官排序方法中利用秩和檢驗法和Rindex 法統(tǒng)計分析得到料酒白醋姜汁復(fù)合處理的羅非魚肉脫腥效果最好。

2）電子鼻結(jié)合PCA 分析方法可以很好的區(qū)分出不同脫腥方法處理后的羅非魚魚肉。

3）采用GC-IMS 對6 種脫腥處理的羅非魚樣品揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分析，共分析鑒定了42種揮發(fā)性有機(jī)化合物，包括一些物質(zhì)的二聚體，其中包括11 種醇類、10 種醛類、6 種烯烴類、5 種酮類、2 種硫化合物、2 種酯類、2 種酸類、2 種醚類、1種酚類和1 種呋喃類。不同脫腥處理后魚肉的風(fēng)味物質(zhì)組成及含量存在明顯差異。經(jīng)分析掩蔽法與料酒復(fù)合法處理的魚肉中醛類物質(zhì)相對含量顯著降低，掩蔽組主要通過蔥姜蒜料酒帶入的風(fēng)味物質(zhì)降低醛類物質(zhì)的相對含量，然而其含硫化合物相對含量較高，使樣品呈現(xiàn)刺激性的蒜臭味；料酒復(fù)合通過姜汁料酒帶入風(fēng)味物質(zhì)與白醋對呈腥物質(zhì)的去除共同作用降低醛類物質(zhì)含量。番茄復(fù)合法及發(fā)酵法處理的魚肉均形成了其特征風(fēng)味區(qū)域，然而其樣品中醛類和酮類物質(zhì)相對含量較高；酵母發(fā)酵組中醇類、醛類相對含量較高；β-環(huán)狀糊精包埋和空白組中醛類、醚類相對含量較高。由于低分子碳鏈的醛類是導(dǎo)致羅非魚腥味的主要物質(zhì)，因此掩蔽法和料酒復(fù)合法脫腥效果最好。

4）產(chǎn)品脫腥工藝優(yōu)化以脫腥效果和消費者喜好度為指標(biāo)，通過感官評價并結(jié)合電子鼻與GC-IMS 分析，本試驗篩選出羅非魚脫腥效果最好的工藝為料酒復(fù)合法，使用該方法脫腥，羅非魚腥味值最小且最受消費者歡迎。